Question

（9分）某同學設計了一個探究加速度a與物體所受合力 F及質量m關系的實驗，圖（甲）為實驗裝置簡圖．打點計時器每隔0.02s打一個點，紙帶上每兩個打印點取一個計數點．


（1）圖（乙）為某次實驗得到的紙帶，根據紙帶可求出小車的加速度大小為_________m/s²．（保留二位有效數字）
（2）有一位同學通過實驗測量作出了圖（丙）中的A圖線, 另一位同學通過實驗測出了如圖（丙）中的B圖線．試分析
①A圖線上部彎曲的原因是_____________________________________________；
②B圖線在縱軸上有截距的原因是____________________________________________．

Answer 1

（1）3.2（2）①隨著鉤碼質量的不斷增加，將不再滿足鉤碼質量遠小于小車質量這一要求②平衡摩擦力時，長木板遠離滑輪的一端墊得過高，導致形成斜面的傾角過大。

：解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．
該實驗采用的是控制變量法研究，其中加速度、質量、合力三者的測量很重要．
紙帶法實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的兩個推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．
要直觀的反映兩個量之間的關系，可以通過作圖來解決．
①從b圖中看出相鄰的計數點時間間隔為0.04s，利用勻變速直線運動的兩個推論得出：

②（A）圖：設小車的質量為M，砂和砂桶的質量為m，根據牛頓第二定律得：
對m：
對M：
解得：
當m＜＜M時，即當砝碼和小桶的總重力要遠小于小車的重力，繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力．
從圖象上可以看出：F從0開始增加，砂和砂桶的質量遠小于車的質量，慢慢的砂和砂桶的重力在增加，那么在后面砂和砂桶的質量就沒有遠小于車的質量呢，那么繩子的拉力與砂和砂桶的總重力就相大呢．所以原因是砂和砂桶的質量沒有遠小于車的質量．
（B）圖：從上d圖中發現直線沒過原點，當F=0時，a＞0．也就是說當繩子上沒有拉力時小車還有加速度，說明小車的摩擦力小于重力沿斜面向下的分力．該組同學實驗操作中平衡摩擦力過大.
點評：實驗問題需要結合物理規律去解決．對于實驗我們要清楚每一項操作存在的理由．比如為什么要平衡摩擦力，為什么要先接通電源后釋放紙帶等．解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項．其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚．